CN107401850B - 适宜于自然工质的客车空调制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明适宜于自然工质的客车空调制冷系统，含有空调机组和车厢散热系统，空调机组采用的第一工质为可燃制冷剂或高压制冷剂，车厢散热系统采用的第二工质为安全、不可燃工质；所述空调机组含有制冷和制热两个循环系统，所述车厢散热系统含有若干换热机构，所述换热机构分别设置在车厢内不同的位置并分别通过不同的进液管和回液管与空调机组连接，空调机组与车厢内只有载冷剂相通；其中的第一换热器用于第一工质与环境工质换热，第二换热器用于第一工质与第二工质换热。本发明能采用自然工质，但能避免可燃制冷剂泄漏进入客车车厢及可能引发燃烧的危险，能避免高压制冷剂发生爆炸的可能；此外还避免了风机功耗高的不足，提高了能源利用的效率。

Description

适宜于自然工质的客车空调制冷系统

技术领域

本发明涉及汽车空调设计与制造技术领域，涉及客车空调的制造技术，具体的是一种适宜于自然工质的客车空调制冷系统。

背景技术

作为城市公交、跨省市客运、旅游最常用的交通工具——客车正面临地铁（轻轨）、铁路、民航的激烈竞争。汽车客运在提供“点到点”服务的同时，必须改善乘车环境，提高速度且行驶安全，才能吸引更多乘客。尤其是在长途客运中，乘客在车内停留时间长，活动空间小，因此，改善车内环境的舒适性就显得尤为重要。

我国的客车设计与制造业与国外先进国家相比，起步晚，根子浅，且在设计理念上与国外有很大的不同，长期以来的研究重点主要是放在提高设备效率、改进控制手段、提高可靠性等方面，而涉及乘坐的舒适性、乘坐环境的合理性的研究相对较少。而就车载空调而言，它是影响乘坐环境的一个重要设备，对客车整车的舒适性有至关重要的影响。之前，我们的客车空调采用的制冷剂多为R12、R134a、R407C和/或R410A。其中，所述制冷剂R12因为对大气臭氧层有破坏作用而被淘汰。制冷剂R134a虽然对大气臭氧层没有破坏作用，但它的全球温室效应值（GWP）较高，也已被列入未来削减的名单。同样，制冷剂R407C和R410A虽然对大气臭氧层也不构成破坏作用，但也因为它们都具有很高的全球温室效应值（GWP），因此也都被列入了未来削减的名单。所以，寻找既不破坏大气环境，且全球温室效应值（GWP）低的客车空调制冷剂已经成为客车制造急需解决的问题。

目前，能不破坏大气臭氧层且全球温室效应值（GWP）很低的制冷剂要么具有可燃性，要么系统的压力很高，例如：制冷剂R290、R1270、R600、R600a、CO₂及其混合物。而传统的客车空调一般是采用制冷剂直接冷却或加热车内空气以实现客车的降温或加热的目的，若采用可燃型制冷剂，一旦发生制冷剂泄漏，可燃制冷剂将会直接进入客车车厢，从而具有燃烧危险；若采用压力很高的制冷剂（如CO₂），一旦制冷剂泄漏或者车体发生较大碰撞很容易引起制冷剂爆炸，对客车和乘客具有严重危险。此外，传统的客车空调是采取空气集中降温或者集中加热模式再送回车厢的，这使得处理车厢空气的换热器风机需要有很高的压头，风机功率消耗巨大，几乎接近压缩机功率的20%～30%。

发明内容

本发明的目的在于解决可燃制冷剂或高压制冷剂在客车空调中难以应用的问题，提供一种适宜于自然工质的客车空调制冷系统，它采用使用可燃制冷剂及其混合物或高压制冷剂为第一工质的空调机组以及使用不可燃安全的工质为第二工质的车厢散热系统，空调机组中循环第一工质的设备与车厢不相通，只有循环第二工质的车厢散热系统与车厢相通，从而能避免可燃制冷剂泄漏进入客车车厢以及可能引发燃烧的危险，还能避免高压制冷剂发生爆炸引发危险的可能，此外还避免了传统客车空调采取空气集中降温或加热模式时风机功耗高的缺点，提高了客车空调对能源的利用效率。

为实现上述的目的，本发明采用了以下技术方案。

一种适宜于自然工质的客车空调制冷系统，含有空调机组和车厢散热系统，其特征在于，所述空调机组采用的工质为第一工质，所述车厢散热系统采用的工质为第二工质；

所述空调机组含有第一空调机组、压缩机、第一排气管、四通阀、第一进气管、第一回气管、第二回气管、第一出液管、节流机构、第一出气管、第二换热器、第一液管、第二液管、分液器、集液器以及储液器、第一风机、工质泵和第一换热器；

所述空调机组含有制冷和制热两个循环系统，其连接形式为：所述压缩机的排气口通过第一排气管与四通阀的一端相连接，所述四通阀的另外三个端口分别通过第一进气管、第一回气管和第二回气管与第一换热器的一端、压缩机的吸气口以及第二换热器制冷剂侧的一端相连接；所述第一换热器的另一端通过第一出液管与节流机构一端相连接，所述节流机构的另一端通过第一出气管与第二换热器制冷剂侧的另一端相连接；所述第二换热器载冷剂侧的一端通过第一液管与工质泵的出口相连接，所述工质泵的进口通过管路与储液器的一端相连接；所述储液器的另一端通过管路与集液器的一端相连接，所述集液器的其他端口分别与第一回液管、第二回液管、第三回液管以及第四回液管相连接；所述第二换热器载冷剂侧的另一端通过第二液管与分液器的一端相连接，所述分液器的其他端口与第一进液管、第二进液管、第三进液管以及第四进液管相连接；

所述车厢散热系统含有若干换热机构，所述换热机构分别设置在车厢内不同的位置，所述若干换热机构分别通过不同的进液管和回液管与所述空调机组连接；

所述的第一换热器用于第一工质与环境工质进行换热，所述的第二换热器用于第一工质与第二工质进行换热。

进一步，所述第一工质为可燃制冷剂（如R290、R1270、R600a、R32、R1234yf及其混合物），或是高压制冷剂（如CO2）（说明：这里的R32、R1234yf不是自然工质）；所述第二工质为安全、不可燃工质（如乙二醇水溶液）。

进一步，所述（被冷却或加热的）第二工质通过工质泵从第二换热器出来后进入分液器，能将第二工质均分成n份，再通过管路进入所述车厢散热系统。

进一步，所述（被冷却或加热的）第二工质通过所述车厢散热系统换热后再通过管路回到空调机组的集液器，经储液器后回到工质泵，形成第二工质的一个循环，将车厢温度稳定在一个乘客舒适的范围。

进一步，所述车厢散热系统含有换热机构的数量能根据使用需要进行设置，或设置在车厢内的上部，或设置在车厢内的下部，或设置在车体上部；各换热机构之间的连接方式或采用并联连接，或采用串联连接。

进一步，所述各换热机构设置在车厢内时采用压头小的风机，有利于节能降耗。

进一步，所述储液器采用膨胀水箱，用作第二工质的加液、补液和排气。

进一步，所述压缩机采用纯电动压缩机或常规皮带轮式压缩机，或顶置或后置安装，或设置在汽车发动机附近。

进一步，所述空调机组循环第一工质所使用的所有设备——压缩机、第二换热器——都设置在车体的外部并与车厢内部不相通；与车厢内部相通的只有循环第二工质的车厢散热系统；因此，不存在第一工质泄漏到车厢的问题，尤其是对于采用了可燃第一工质的空调机组，能避免可燃第一工质泄漏到车厢的安全隐患。

本发明适宜于自然工质的客车空调制冷系统的积极效果是：

它采用使用可燃制冷剂及其混合物为第一工质的空调机组以及使用不可燃工质为第二工质的车厢散热系统，循环第一工质的设备与车厢不相通，只有循环第二工质的车厢散热系统与车厢相通，从而能避免可燃制冷剂泄漏进入客车车厢以及可能引发燃烧的危险，还能避免高压制冷剂发生爆炸而对车厢内乘客造成危害的可能；此外，还避免了传统客车空调采取空气集中降温或加热模式时风机功耗高的缺点，提高了客车空调对能源的利用效率。

附图说明

图1为本发明适宜于自然工质的客车空调制冷系统半顶置式设置的结构示意图。

图2为图1中空调机组的结构示意图。

图3为本发明适宜于自然工质的客车空调制冷系统半顶置式设置的轴测图。

图4为图3的侧视图。

图5为本发明适宜于自然工质的客车空调制冷系统顶置式设置的示意图。

图6为图5的侧视图。

图7为顶置式空调机组的结构示意图。

图8为本发明适宜于自然工质的客车空调制冷系统背置式设置的示意图。

图9为图8的侧视图。

图10为背置式空调机组的结构示意图。

图中的标号分别为：

1、车厢； 2、第一空调机组；

3、压缩机； 4、第一排气管；

5、四通阀； 6、第一进气管；

7、第一回气管； 8、第二回气管；

9、第一出液管； 10、节流结构；

11、第一出气管； 12、第二换热器；

13、第一液管； 14、第二液管；

15、分液器； 16、集液器；

17、第一回液管； 18、第二回液管；

19、第一进液管； 20、第二进液管；

21、第三进液管； 22、第四进液管；

23、第三回液管； 24、第四回液管；

25、储液器； 26、第一风机；

27、第一换热机构； 28、第二换热机构；

29、第三换热机构； 30、第四换热机构；

31、工质泵； 32、第一换热器；

33、第三液管； 34、第Ⅰ三通；

35、第Ⅱ三通； 36、第三换热器；

37、第二风机； 38、第四换热器；

39、第五进液管； 40、第五回液管；

41、第六进液管； 42、第六回液管；

43、风道； 44、第二排气管；

45、第三回气管； 46、第二进气管；

47、第四回气管； 48、第二出气管；

49、第十回液管； 50、第九回液管；

51、第十进液管； 52、第九进液管；

53、第八回液管； 54、第七回液管；

55、第七进液管； 56、第八进液管；

57、第四换热器； 58、第三风机；

59、第二空调机组； 60、第二出液管；

61、膨胀水箱； 62、第四液管；

63、第五液管； 64、第六液管。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明适宜于自然工质的客车空调制冷系统的具体实施方式。提供3个具体实施例。需要指出的是：⑴实施中的生产标准遵照现有的产品标准执行。⑵本发明的实施不限于以下的实施方式。

实施例1

参见图1和2。一种适宜于自然工质的客车空调制冷系统，含有空调机组和车厢散热系统，为半顶置式结构：即，其空调机组为顶置式结构，其车厢散热系统为内置式结构。所述空调机组的制冷或制热循环采用第一工质；所述车厢散热系统与空调机组中的工质泵31、第二换热器12、分液器15、集液器16、储液器25、管路等构成一个循环，采用第二工质。

所述第一工质为制冷剂，可采用可燃制冷剂及其混合物或高压制冷剂，例如R290、R1270、R600a、R32、R1234yf、CO₂及其混合物（说明：所述的R32、R1234yf不是自然工质）。

所述第二工质采用安全、不可燃的载冷剂，例如乙二醇水溶液。

所述空调机组含有第一空调机组2、压缩机3、第一排气管4、四通阀5、第一进气管6、第一回气管7、第二回气管8、第一出液管9、节流机构10、第一出气管11、第二换热器12、第一液管13、第二液管14、分液器15、集液器16以及储液器25、第一风机26、工质泵31和第一换热器32。

实施中，所述压缩机3采用纯电动压缩机或者常规皮带轮式压缩机，在安装位置上，可安装在车厢1顶部，或者安装在车厢1后部，或者安装在汽车发动机附近。

所述储液器25可采用膨胀水箱，用作第二工质的加液、补液和排气。

其他如分液器15、集液器16、储液器25、第一风机26、工质泵31、第一换热器32、第二换热器12等可采用现有标准的部品。

所述空调机组含有制冷和制热两个循环系统。其结构设置如下（参见图2）。将压缩机3排气口通过第一排气管4与四通阀5的一端相连接，将四通阀5的另外三个端口分别通过第一进气管6、第一回气管7和第二回气管8与第一换热器32的一端、压缩机3吸气口及第二换热器12制冷剂侧的一端相连接；将第一换热器32的另一端通过第一出液管9与节流机构10一端相连接，将节流机构10的另一端通过第一出气管11与第二换热器12制冷剂侧的另一端相连接；将第二换热器12载冷剂侧的一端通过第一液管13与工质泵31的出口相连接，将工质泵31的进口通过管路与储液器25的一端相连接；将储液器25的另一端通过管路与集液器16的一端相连接，将集液器16的其他端口分别与第一回液管17、第二回液管18、第三回液管23以及第四回液管24相连接；将第二换热器12载冷剂侧的另一端通过第二液管14与分液器15的一端相连接，将分液器15的其他端口与第一进液管19、第二进液管20、第三进液管21以及第四进液管22相连接。

所述制冷循环的工作原理是：压缩机3排出的高温高压制冷剂蒸汽通过四通阀5进入第一换热器32，通过第一风机26将第一换热器32内的制冷剂冷却成液体，然后进入节流机构10进行节流降温降压，形成汽液两相的蒸汽，再进入第二换热器12中蒸发吸收载冷剂的热量，形成制冷剂蒸汽返回压缩机3，形成一个制冷循环并将载冷剂降温冷却。

所述制热循环的工作原理是：将压缩机3排出的高温高压制冷剂蒸汽通过四通阀5进入第二换热器12，与第二换热器12中的载冷剂进行热交换，使载冷剂温度上升并将制冷剂冷却为液体，所述制冷剂液体进入节流机构10后继续节流降温降压，形成汽液两相蒸汽，然后进入第一换热器32，汽液两相的制冷剂通过第一风机26在第一换热器32中蒸发吸收空气中的热量，形成蒸汽后返回压缩机3，形成一个制热循环并将载冷剂加热升温。

实施中，所述车厢散热系统可采用四个换热机构——第一换热机构27、第二换热机构28、第三换热机构29和第四换热机构30。将第一空调机组2设置在车厢1顶部；将所述第一换热机构27、第二换热机构28、第三换热机构29和第四换热机构30分别设置在车厢1内前后及中间左右的位置（参见图3）。将从第一空调机组2内导出的第一进液管19、第二进液管20、第三进液管21、第四进液管22分别与第二换热机构28、第一换热机构27、第三换热机构29和第四换热机构30的一端连接，所述第二换热机构28、第一换热机构27、第三换热机构29和第四换热机构30的另一端分别通过第一回液管17、第二回液管18、第三回液管23和第四回液管24再回到第一空调机组2。所述的第一换热器32用于制冷剂与环境工质进行换热，所述的第二换热器12用于制冷剂与载冷剂进行换热。

实施中，所述车厢散热系统含有换热机构的数量可根据实际需要或设计方案进行调整，不限于某个具体数字。所述换热机构可设置在车厢1内的上部，或设置在车厢1内的下部，或设置在车厢1外车体的上部。各换热机构之间的连接方式可采用并联连接或采用串联连接；实施中以并联连接的方式为优选方案。

所述车厢散热系统通过第一换热机构27、第二换热机构28、第三换热机构29和第四换热机构30中的第二工质与车厢1内空气进行热交换，冷却或加热（参见图4）——所述被冷却或加热的（第二工质）载冷剂通过工质泵31从第二换热器12出来后进入分液器15，能将载冷剂均分成n份，再通过相关管路进入所述车厢散热系统；被冷却或加热的载冷剂通过所述车厢散热系统（第一换热机构27、第二换热机构28、第三换热机构29和第四换热机构30）换热后再通过管路回到空调机组的集液器16，经储液器25返回工质泵31，形成载冷剂的一个循环，使车厢1内温度始终稳定在一个乘客舒适的范围。

实施中，如果是将各换热机构（第一换热机构27、第二换热机构28、第三换热机构29和第四换热机构30）设置在车厢1内的话，（第一风机26、第二风机37和第三风机58）可采用压头小的风机，以有利于节能降耗。

实施中应注意：所述空调机组中循环制冷剂（R290等）的设备与车厢1内设备是不相通的，只有循环载冷剂的设备与车厢1内相通。这样，就不会存在可燃的制冷剂泄漏燃烧或高压系统爆炸对车厢1内乘客造成安全隐患的问题。

实施例1的半顶置式、适宜于自然工质的客车空调制冷系统的工作过程如下：

——在夏季，车厢1内需要降温，压缩机3排出的高温高压制冷剂通过第一排气管4、四通阀5和第一进气管6进入第一换热器32，并通过第一风机26将第一换热器32中的制冷剂用环境空气冷凝为制冷剂液体，经过第一出液管9进入节流机构10，节流降温降压，形成低温的制冷剂汽液两相状态，再经过第一出气管11进入第二换热器12，在第二换热器12中制冷剂蒸发吸收热量成为制冷剂蒸汽，同时将其中的另一工质载冷剂冷却，再经过第二回气管8、四通阀5和第一回气管7回到压缩机3，完成一个制冷循环，同时实现对载冷剂的冷却降温。此时，工质泵31通过第一液管13将载冷剂泵入第二换热器12中，冷却后的载冷剂通过第二液管14进入分液器15，分液器15将载冷剂均分，再通过第一进液管19、第二进液管20、第三进液管21和第四进液管22送入车厢1，从车厢内吸收热量，使车厢1内温度降低、载冷剂温度升高；此后，载冷剂通过第一回液管17、第二回液管18、第三回液管23和第四回液管24回到集液器16，再通过储液器25返回工质泵31，完成载冷剂循环。

——在冬季，车厢1内需要升温，压缩机3排出的高温高压制冷剂通过第一排气管4、四通阀5和第二回气管8进入第二换热器12，将其中的工质载冷剂加热升温，而制冷剂被冷却为制冷剂液体；所述制冷剂液体经第一出气管11进入节流机构10，在节流机构10内节流降温降压，形成低温的制冷剂汽液两相状态，再经过第一出液管9进入第一换热器32，在第一风机26的作用下吸收环境空气的热量蒸发为制冷剂蒸汽，再经过第一进气管6、四通阀5和第一回气管7返回压缩机3，完成一个制热循环，同时实现对载冷剂的加热升温。

此时，工质泵31通过第一液管13将（第二工质）载冷剂泵入第二换热器12，加热后的载冷剂通过第二液管14进入分液器15，所述分液器15能将载冷剂均分，再通过第一进液管19、第二进液管20、第三进液管21和第四进液管22送入车厢1，将载冷剂的热量转移至车厢1内，使车厢1内的温度升高；降低温度的载冷剂通过第一回液管17、第二回液管18、第三回液管23和第四回液管24回到集液器16，再通过储液器25返回到水泵31，完成载冷剂循环。

实施例2

参见如图5～7。一种适宜于自然工质的客车空调制冷系统，含有空调机组和车厢散热系统，所述空调机组和车厢散热系统为一体化的结构，同时以“顶置式”的方式安装在车厢顶部；所述空调机组及所述车厢散热系统采用的工质同实施例1。

所述空调机组含有压缩机3、第一排气管4、四通阀5、第一进气管6、第一回气管7、第二回气管8、第一出液管9、节流机构10、第一出气管11、第二换热器12、第一液管13、储液器25、第一风机26、工质泵31、第一换热器32、第三液管33、第Ⅰ三通34、第Ⅱ三通35、第三换热器36、第二风机37、第四换热器38、第五进液管39、第五回液管40、第六进液管41、第六回液管42。将所述压缩机3的排气口通过第一排气管4与四通阀5的一端相连，将所述四通阀5另外三个端口分别通过第一进气管6、第一回气管7、第二回气管8与第一换热器32的一端、压缩机3的吸气口、第二换热器12制冷剂侧的一端相连接；将所述第一换热器32的另一端通过第一出液管9与节流机构10一端相连，将所述节流机构10的另一端通过第一出气管11与第二换热器12制冷剂侧的另一端相连，形成制冷剂回路。

将所述第二换热器12载冷剂侧的一端通过第一液管13与工质泵31的出口相连接，将所述工质泵31的进口通过管路与储液器25一端相连，将所述储液器25的另一端通过管路与第Ⅱ三通35的一端相连，将所述第Ⅱ三通35的另外两端通过第五回液管40和第六回液管42分别与第四换热器38的一端和第三换热器36的一端相连接，将所述第四换热器38的另一端和第三换热器36的另一端分别通过第五进液管39和第六进液管41与第Ⅰ三通34的两个端口相连接，将所述第Ⅰ三通34的另一个端口通过第三液管33与第二换热器12载冷剂侧的另一端相连接，形成载冷剂回路；其中，第三换热器36和第四换热器38对称设置，并将第二风机37安装在第三换热器36和第四换热器38的两边，出风口与车厢1内的风道43相通。

所述空调机组中循环制冷剂（R290等）的设备与车厢内设备不相通，只有循环载冷剂的设备与车厢1内相通，这样，就不会存在可燃制冷剂泄漏燃烧或高压制冷剂爆炸对车厢1内乘客造成安全隐患的问题。

实施例2的顶置式、适宜于自然工质的客车空调制冷系统的工作过程如下：

——在夏季，车厢1内需要降温，压缩机3排出的高温高压制冷剂通过第一排气管4、四通阀5和第一进气管6进入第一换热器32，在第一风机26的作用下，第一换热器32中的制冷剂被环境空气冷凝为制冷剂液体，经第一出液管9进入节流机构10内节流降温降压，形成低温的制冷剂汽液两相状态，再经过第一出气管11进入第二换热器12，在第二换热器12中制冷剂蒸发吸收热量成为制冷剂蒸汽，同时将第二换热器12中的另一工质载冷剂冷却；所述制冷剂经第二回气管8、四通阀5和第一回气管7返回到压缩机3，完成一个制冷循环，同时实现对载冷剂的冷却降温。

与此同时，工质泵31通过第一液管13将载冷剂送入第二换热器12，冷却后的载冷剂通过第三液管33进入第Ⅰ三通34，将载冷剂均分，再通过第五进液管40和第六进液管41分别进入第四换热器38和第三换热器36，通过第二风机37将车厢1内的热空气流过第三换热器36和第四换热器38进行热交换，使热空气降低成低温空气，再通过风道43进入车厢1内，降低车厢1内的空气温度；在第三换热器36和第四换热器38内的载冷剂温度升高，通过第五回液管40、第六回液管42、第Ⅱ三通35和储液器25返回到工质泵31，完成载冷剂的循环。

——在冬季，车厢1内需要升温，压缩机3排出的高温高压制冷剂通过第一排气管4、四通阀5和第二回气管8进入第二换热器12，将其中的工质载冷剂加热升温，而制冷剂被冷却为制冷剂液体；所述制冷剂液体继续经第一出气管11进入节流机构10内节流降温降压，形成低温的制冷剂两相状态，再经第一出液管9进入第一换热器32，在第一风机26的作用下所述两相状态的制冷剂吸收环境空气的热量蒸发成制冷剂蒸汽，再经第一进气管6、四通阀5和第一回气管7返回到压缩机3，完成一个制热循环，同时实现对载冷剂的加热升温。

与此同时，工质泵31通过第一液管13将载冷剂送入第二换热器12，加热后的载冷剂通过第三液管33进入第Ⅰ三通34，将载冷剂均分，再通过第五进液管40和第六进液管41分别进入第四换热器38和第三换热器36，通过第二风机37将车厢1内的冷空气流过第三换热器36和第四换热器38进行热交换，使冷空气温度升高后通过风道43再吹入车厢1，提升车厢1内的空气温度；所述第三换热器36和第四换热器38内的载冷剂温度降低，通过第五回液管40、第六回液管42、第Ⅱ三通35和储液器25返回到工质泵31，完成载冷剂的循环。

实施例3

参见图8～10。一种适宜于自然工质的客车空调制冷系统，含有空调机组和车厢散热系统，所述空调机组为“背置式”的结构，安装在车厢后的背部。所述空调机组及所述车厢散热系统采用的工质同实施例1。

实施例3采用的结构形式与实施例1和实施例2都有所区别。实施例3采用的空调机组为第二空调机组59。所述第二空调机组59含有压缩机3、四通阀5、节流机构10、第二换热器12、分液器15、集液器16、工质泵31、第二排气管44、第三回气管45、第二进气管46、第四回气管47、第二出气管48、第十回液管49、第九回液管50、第十进液管51、第九进液管52、第八回液管53、第七回液管54、第七进液管55、第八进液管56、第四换热器57、第三风机58、第二出液管60、膨胀水箱61、第四液管62、第五液管63、第六液管64。

将所述压缩机3的排气口通过第二排气管44与四通阀5的一端相连接，将所述四通阀5的另外三个端口分别通过第二进气管46、第三回气管45、第四回气管47与第四换热器57的一端、压缩机的吸气口、第二换热器12制冷剂侧的一端相连接，将所述第四换热器57的另一端通过第二出液管60与节流机构10的一端相连接，将所述节流机构10的另一端通过第二出气管48与第二换热器12制冷剂侧的另一端相连接；将所述第二换热器12载冷剂侧的一端通过第四液管62与工质泵31的出口相连接，将所述工质泵31的进口通过第六液管64与集液器16一端相连接，将所述集液器16的其他端口分别与第七回液管54、第八回液管53、第九回液管50和第十回液管49相连接；将所述第二换热器12载冷剂侧的另一端通过第六液管64与分液器15的一端相连接，将所述分液器15的其他端口与第七进液管55、第八进液管56、第九进液管52、第十进液管51相连接；其中，将膨胀水箱61连接在第五液管63上用于载冷剂的加液、补液和排气（参见图9）。

所述车厢散热系统的设置以及所述车厢散热系统与所述空调机组的连接形式基本同实施例1。将所述第二空调机组59设置在车厢1的后部（参见图8），由第二空调机组59导出的第七进液管55、第八进液管56、第九进液管52和第十进液管51分别与第一换热机构27、第二换热机构28、第三换热机构29和第四换热机构30的一端相连接，所述第一换热机构27、第二换热机构28、第三换热机构29和第四换热机构30的另一端分别通过第七回液管54、第八回液管53、第九回液管50和第十回液管49回到第二空调机组59（参见图9）。

所述空调机组中循环制冷剂（R290等）的设备与车厢1内的设备不相通，只有循环载冷剂的设备与车厢1内相通，这样，就不会存在可燃制冷剂泄漏燃烧或高压制冷剂爆炸对车厢1内乘客造成安全隐患的问题。

实施例3的背置式、适宜于自然工质的客车空调制冷系统的工作过程如下：

——在夏季，车厢1内需要降温，压缩机3排出的高温高压制冷剂通过第二排气管44、四通阀5和第二进气管46进入第四换热器57，在第三风机58的作用下，第四换热器57中的制冷剂被环境空气冷凝为制冷剂液体，经第二出液管60进入节流机构10内节流降温降压，形成低温的制冷剂汽液两相状态，再经过第二出气管48进入第二换热器12，在第二换热器12中制冷剂蒸发吸收热量成为制冷剂蒸汽，同时将其中的另一工质载冷剂冷却；所述制冷剂经第四回气管47、四通阀5和第三回气管45返回到压缩机3，完成一个制冷循环，同时实现对载冷剂的冷却降温。

与此同时，工质泵31通过第四液管62将载冷剂泵入第二换热器12，冷却后的载冷剂通过第六液管64进入分液器15，所述分液器15将载冷剂均分，通过第七进液管55、第八进液管56、第九进液管52和第十进液管51送入车厢1，从车厢1内吸收热量，使车厢1内温度降低，载冷剂温度升高；所述载冷剂再通过第七回液管54、第八回液管53、第九回液管50和第十回液管49回到集液器16，然后再通过第五液管63返回到工质泵31，完成载冷剂的循环。

——在冬季，车厢1内需要升温，压缩机3排出的高温高压制冷剂通过第二排气管44、四通阀5和第四回气管47进入第二换热器12，将其中的工质载冷剂加热升温，而制冷剂被冷却为制冷剂液体；所述制冷剂液体继续经第二出气管48进入节流机构10内节流降温降压，形成低温的制冷剂两相状态，再经第二出液管60进入第四换热器57，在第三风机58的作用下所述两相状态制冷剂在第四换热器57中吸收环境空气的热量蒸发成制冷剂蒸汽，再经第二进气管46、四通阀5和第三回气管45返回到压缩机3，完成一个制热循环，同时实现对载冷剂的加热升温。

与此同时，工质泵31通过第四液管62将载冷剂送入第二换热器12，加热后的载冷剂通过第六液管64进入分液器15，所述分液器15能将载冷剂均分，再通过第七进液管55、第八进液管56、第九进液管52和第十进液管51进入车厢1，将载冷剂的热量转移至车厢1内，是车厢1内温度升高，载冷剂温度降低；所述载冷剂通过第七回液管54、第八回液管53、第九回液管50和第十回液管49回到集液器16，再通过第五液管63返回到工质泵31，完成载冷剂的循环。

Claims (7)

1.一种适宜于自然工质的客车空调制冷系统，含有空调机组和车厢散热系统，其特征在于，所述空调机组采用的工质为第一工质，所述第一工质为可燃制冷剂或是高压制冷剂；所述车厢散热系统采用的工质为第二工质，所述第二工质为安全、不可燃工质；

所述空调机组含有第一空调机组(2)、压缩机(3)、第一排气管(4)、四通阀(5)、第一进气管(6)、第一回气管(7)、第二回气管(8)、第一出液管(9)、节流机构(10)、第一出气管(11)、第二换热器(12)、第一液管(13)、第二液管(14)、分液器(15)、集液器(16)以及储液器(25)、第一风机(26)、工质泵(31)和第一换热器(32)；

所述空调机组含有制冷和制热两个循环系统，其连接形式为：所述压缩机(3)的排气口通过所述第一排气管(4)与所述四通阀(5)的一端相连接，所述四通阀(5)的另外三个端口分别通过所述第一进气管(6)、所述第一回气管(7)和所述第二回气管(8)与所述第一换热器(32)的一端、所述压缩机(3)的吸气口以及所述第二换热器(12)制冷剂侧的一端相连接；所述第一换热器(32)的另一端通过所述第一出液管(9)与所述节流机构(10)一端相连接，所述节流机构(10)的另一端通过所述第一出气管(11)与所述第二换热器(12)制冷剂侧的另一端相连接；所述第二换热器(12)载冷剂侧的一端通过所述第一液管(13)与所述工质泵(31)的出口相连接，所述工质泵(31)的进口通过管路与所述储液器(25)的一端相连接；所述储液器(25)的另一端通过管路与所述集液器(16)的一端相连接，所述集液器(16)的其他端口分别与第一回液管(17)、第二回液管(18)、第三回液管(23)以及第四回液管(24)相连接；所述第二换热器(12)载冷剂侧的另一端通过所述第二液管(14)与所述分液器(15)的一端相连接，所述分液器(15)的其他端口与第一进液管(19)、第二进液管(20)、第三进液管(21)以及第四进液管(22)相连接；

所述车厢散热系统含有若干换热机构，所述换热机构分别设置在车厢(1)内不同的位置，所述若干换热机构分别通过不同的进液管和回液管与所述空调机组连接；

所述的第一换热器(32)用于所述第一工质与环境工质进行换热，所述的第二换热器(12)用于所述第一工质与所述第二工质进行换热；

所述空调机组循环所述第一工质所使用的所有设备都设置在车体的外部并与所述车厢(1)内部不相通；与所述车厢(1)内部相通的只有循环所述第二工质的所述车厢散热系统。

2.根据权利要求1所述的适宜于自然工质的客车空调制冷系统，其特征在于，所述第二工质通过所述工质泵(31)从所述第二换热器(12)出来后进入所述分液器(15)，能将所述第二工质均分成n份，再通过管路进入所述车厢散热系统。

3.根据权利要求2所述的适宜于自然工质的客车空调制冷系统，其特征在于，所述第二工质通过所述车厢散热系统换热后再通过管路回到所述空调机组的所述集液器(16)，经所述储液器(25)后回到所述工质泵(31)，形成所述第二工质的一个循环，将所述车厢温度稳定在一个乘客舒适的范围。

4.根据权利要求1所述的适宜于自然工质的客车空调制冷系统，其特征在于，所述车厢散热系统含有换热机构的数量能根据使用需要进行设置，或设置在所述车厢(1)内的上部，或设置在所述车厢(1)内的下部，或设置在所述车体上部；各换热机构之间的连接方式采用并联连接或采用串联连接。

5.根据权利要求4所述的适宜于自然工质的客车空调制冷系统，其特征在于，所述各换热机构设置在所述车厢(1)内时采用压头小的风机，有利于节能降耗。

6.根据权利要求1所述的适宜于自然工质的客车空调制冷系统，其特征在于，所述储液器(25)采用膨胀水箱，用作所述第二工质的加液、补液和排气。

7.根据权利要求1所述的适宜于自然工质的客车空调制冷系统，其特征在于，所述压缩机(3)采用纯电动压缩机或常规皮带轮式压缩机，或顶置或后置安装，或设置在汽车发动机附近。

Images